本科毕业论文--不锈钢氧化着色.doc

0 前言 不锈钢具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，广泛应用于宇航、海洋、核能和石化等方面。随着人们生活水平的提高，民用产品，如建筑、家电、汽车和橱房用品等对不锈钢制品的需求量也在扩大．并不断向装饰性和艺术性方面发展，固此对不锈钢表面色彩的要求也不断提高。不锈钢着色技术的开发研究满足了这一要求，可使不锈钢表面形成各种不同的鲜艳色彩[1]。 彩色不锈钢有如下特点[2]：彩色丰富，灰度等级多；彩色是由化学反应形成的薄膜经光干涉作用的结果，故不会产生脱落、退色，始终保持鲜艳；耐磨损，耐腐蚀，耐高温，抗风化；能弯曲，可拉伸，加工性良好。因此，彩色不锈钢是一种新型高品位性能优异的材料，尤其适合于高档建筑装饰材料。 彩色不锈钢板近年来由于它所具有的独特性，应用越来越广现在，国外在建筑物上大量采用彩色不锈钢制品作装饰，彩色不锈钢板已经风靡一时。在常用的原色不锈钢中，奥氏体不锈钢是最合适的着色材料，可以得到令人满意的彩色外观。铁素体不锈钢由于在着色溶液内会增加腐蚀的可能性，得到的色彩不如前者鲜艳。而低铬高碳马氏体不锈钢，由于其耐蚀性能更差，只能得到灰暗的色彩或黑色的表面。据报道，奥氏体不锈钢经采用低温表面氧化处理着色法着色后，在工业大气中暴露6年，在海洋性气氛中暴露1年半，在沸水中浸泡28天，或被加热到300左右，其彩色光泽均无变化。此外，它还可以承受一般的模压加工、拉延和弯曲加工以及加工硬化等。目前，彩色不锈钢除了用于建筑物外壁和窗框装饰之外，还可用于其他许多领域。例如，可采用黑色不锈钢板制作太阳能集热板，其选择吸热率可达91％～93％。在工艺美术界，将彩色不锈钢与印刷术相结合，可采用蚀刻与研磨以及网点法相配合的工艺，生产出永不褪色的立体浮雕壁画、挂屏等。另外，用彩色不锈钢制造家用电器、炊具、厨房设备、卫生间用具，将深受消费者的喜爱。 现在的彩色不锈钢板色彩绚丽，是一种非常好的装饰材料，用它装饰尽显雍荣华贵的品质，彩色不锈钢板同时具有抗腐蚀性强、机械性能较高、彩色面层经久不褪色、色泽随光照角度不同会产生色调变幻等特点，可用作厅堂墙板、天花板、电梯厢板、车箱板、建筑装潢、招牌等装饰之用，彩色不锈钢板一般都用在装饰墙面。101 北京市永光明医疗仪器厂 1.1.2 药品 名称 分子式 纯度 生产厂家 硫酸 H2SO4 分析纯 衡阳市迅源化学试剂有限公司 盐酸 HCl 分析纯 衡阳市迅源化学试剂有限公司 磷酸 H3PO4 工业级 衡阳市迅源化学试剂有限公司 三氧化铬 CrO3 分析纯 天津市风船化学试剂科技有限公司 硫酸锌 ZnSO4 分析纯 北京康普汇维科技有限公司 硫酸锰 Mn SO4 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 钼酸铵 (NH4)6Mo7O24·4H2O 分析纯 天津市光复科技发展有限公司 氢氧化钠 NaOH 工业级 汕头市西陇化工厂有限公司 磷酸钠 Na3PO4 工业级 成都金山化学试剂有限公司 碳酸钠 NaCO3 化学纯 湖南省株洲市化学工业有限公司 硝酸钠 NaNO3 分析纯 湖南师大化学试剂厂 氯化钠 NaCl 分析纯 天津市北方天区化学试剂厂 硅酸钠 Na2SiO3 化学纯 湖南省株洲市化学工业有限公司 1.1.3 材料 选用的试片为304不锈钢试片，规格为50mm×50mm×1mm 1.2 化学着色原理 不锈钢着色反应原理：Evans等提出了控制电位法着色原理，着色原理如图1 所示，当不锈钢浸入着色液时，会发生如下电化学反应： 阳极反应：M→Mz+ +ze(M 代表不锈钢中金属元素，如Cr、Fe、Ni等) 阴极反应：Cr2O2-7 +14H +6e﹣—→7H20+2Cr3+ 当浸渍一段时间后，不锈钢基体与着色液接触界面上发生如下反应，并形成氧化膜： pMz++qCr3++rH2O==MpCrqO+2rH+(式中3q+zp=2r) 此时，阳极反应在氧化膜的孔底部进行。阴极反应在膜的表面进行，阳极反应的产物通过扩散到达膜表面，在膜孔的顶部和底部之间存在电势差ΔE，随着膜加厚，ΔE也增大。不锈钢通过这种方法着彩色之后，表面会形成一层薄膜能大大提高不锈钢的装饰性、耐蚀性、耐磨性。 彩色不锈钢显色机理：彩色不锈钢表面显示的各种色泽， 并不是着色过程中形成了有色的表面覆盖膜层．而是由于表面形成的无色氧化膜对光有干涉作用。光的干涉原理如图2所示入射光在氧化膜表面A点一部分反射回空气中，另一部分在氧化膜中折射，沿AB方向前进，遇到光亮不锈钢基体的表面B点发生全反射，在C点 发生折射进入空气中， A点的反射光和 c点的折射 光之间存在相差和光程差，这两束光相遇时会发生 干涉现象，而当氧化膜表面反射光和经氧化膜折射后的光通过光干涉现象而相互加强时，对应于该波长光的色调被加强并显示出符台该波长的色彩。由此可知，入